TW201521367A - 無線射頻模組之功率放大單元的補償方法 - Google Patents
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Abstract
本發明有關於一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其中無線射頻模組包括一基頻單元、一射頻收發單元、一功率放大單元及一控制單元，且基頻單元透過控制單元及射頻收發單元連接功率放大單元。基頻單元可依據功率放大單元的特性，傳送至少一控制訊號至控制單元，以調整功率放大單元的輸出訊號特性，或者是傳送一射頻收發單元控制訊號至射頻收發單元，以調整射頻收發單元傳送至功率放大單元之射頻訊號特性，或是直接調整傳送至射頻收發單元之基頻訊號特性，使得功率放大單元的輸出訊號特性能夠符合相關系統的規範。
Description
本發明有關於一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，可使得功率放大單元之輸出功率的大小、輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它ACLR和EVM等特性符合相關系統的規範。
請參閱第１圖，為習用無線射頻模組之方塊示意圖。如圖所示，無線射頻模組10包括一基頻單元11、一射頻收發單元13、一控制單元15及一功率放大單元17，其中基頻單元11分別透過射頻收發單元13及控制單元15連接功率放大單元17。
基頻單元11可將一控制訊號TRx_con以及一基頻訊號BB_sig傳送至射頻收發單元13，其中控制訊號TRx_con用以控制射頻收發單元13的開啟/關閉、頻段選擇、輸出功率及其它的相關功能，基頻訊號BB_sig則傳送與系統規範相關的調變訊號至相連接的射頻收發單元13，並以射頻收發單元13對基頻訊號BB_sig進行升頻以產生一射頻訊號RF。射頻收發單元13可進一步將射頻訊號RF傳送至功率放大單元17，並以功率放大單元17放大接收的射頻訊號RF，而後再輸出經過放大的射頻訊號。
控制單元15連接功率放大單元17，並用以控制功率放大單元17以開啟、關閉和操作頻段的選擇，或調整功率放大單元17的輸出功率。在實際應用時控制單元15可改變提供給功率放大單元17的供電電壓Vcc及/或偏壓Vbias，藉此以控制功率放大單元17開啟、關閉和操作頻段的選擇，藉此以調整功率放大單元17之輸出功率，使得功率放大單元17適度的放大由射頻收發單元13所接收的射頻訊號RF。
基頻單元11可將至少一控制信號PA_con傳送至控制單元15，並進一步透過控制信號PA_con控制功率放大單元17的開啟、關閉和操作頻段的選擇。此外基頻單元11亦可將另外一個功率控制信號Vramp傳送至控制單元15，並進一步控制功率放大單元17的輸出功率。
目前業界已對無線射頻模組10之功率放大單元17的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線進行規範，以全球行動通訊系統（Global System for Mobile Communications，GSM）為例，功率放大單元17之輸出功率對時間的曲線必需落在特定的區域內，才通過GSM的規範。
然而在實際應用時，功率放大單元17的輸出功率會受到許多因素的影響，例如工作溫度、功率放大單元17的溫度和記憶效應及輸入功率放大單元17之射頻訊號的頻寬或頻率，並導致功率放大單元17的輸出功率對時間的關係曲線與原本的預期出現差異。
為了解決上述的問題，一般會在控制單元15做調整，調整提供給功率放大單元17的供電電壓Vcc及/或偏壓Vbias，藉此以修正或補償功率放大單元17的輸出功率。然而單純在控制單元15所做的調整，在都是類比訊號的調整，類比方式的調整比較複雜，也較少修改的彈性，因而不利於整個通訊模組的設計、調整或控制。例如控制單元15透過供電電壓Vcc及/或偏壓Vbias調整功率放大單元17之輸出功率的過程中容易產生誤差，並導致功率放大單元17之輸出功率對時間的曲線或是頻譜(spectrum)形狀超出相關規範的認定，而無法通過GSM或相關系統的規範。
基頻單元11可將一控制訊號TRx_con以及一基頻訊號BB_sig傳送至射頻收發單元13，其中控制訊號TRx_con用以控制射頻收發單元13的開啟/關閉、頻段選擇、輸出功率及其它的相關功能，基頻訊號BB_sig則傳送與系統規範相關的調變訊號至相連接的射頻收發單元13，並以射頻收發單元13對基頻訊號BB_sig進行升頻以產生一射頻訊號RF。射頻收發單元13可進一步將射頻訊號RF傳送至功率放大單元17，並以功率放大單元17放大接收的射頻訊號RF，而後再輸出經過放大的射頻訊號。
控制單元15連接功率放大單元17，並用以控制功率放大單元17以開啟、關閉和操作頻段的選擇，或調整功率放大單元17的輸出功率。在實際應用時控制單元15可改變提供給功率放大單元17的供電電壓Vcc及/或偏壓Vbias，藉此以控制功率放大單元17開啟、關閉和操作頻段的選擇，藉此以調整功率放大單元17之輸出功率，使得功率放大單元17適度的放大由射頻收發單元13所接收的射頻訊號RF。
基頻單元11可將至少一控制信號PA_con傳送至控制單元15，並進一步透過控制信號PA_con控制功率放大單元17的開啟、關閉和操作頻段的選擇。此外基頻單元11亦可將另外一個功率控制信號Vramp傳送至控制單元15，並進一步控制功率放大單元17的輸出功率。
目前業界已對無線射頻模組10之功率放大單元17的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線進行規範，以全球行動通訊系統（Global System for Mobile Communications，GSM）為例，功率放大單元17之輸出功率對時間的曲線必需落在特定的區域內，才通過GSM的規範。
然而在實際應用時，功率放大單元17的輸出功率會受到許多因素的影響，例如工作溫度、功率放大單元17的溫度和記憶效應及輸入功率放大單元17之射頻訊號的頻寬或頻率，並導致功率放大單元17的輸出功率對時間的關係曲線與原本的預期出現差異。
為了解決上述的問題，一般會在控制單元15做調整，調整提供給功率放大單元17的供電電壓Vcc及/或偏壓Vbias，藉此以修正或補償功率放大單元17的輸出功率。然而單純在控制單元15所做的調整，在都是類比訊號的調整，類比方式的調整比較複雜，也較少修改的彈性，因而不利於整個通訊模組的設計、調整或控制。例如控制單元15透過供電電壓Vcc及/或偏壓Vbias調整功率放大單元17之輸出功率的過程中容易產生誤差，並導致功率放大單元17之輸出功率對時間的曲線或是頻譜(spectrum)形狀超出相關規範的認定，而無法通過GSM或相關系統的規範。
本發明之一目的，在於提供一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其中基頻單元透過控制單元連接功率放大單元，並輸出控制訊號至功率放大單元，而功率放大單元則依據控制訊號調整其輸出功率。基頻單元主要依據功率放大單元之輸出功率大小、輸出功率對頻率的關係、輸出功率對時間的關係，以及功率放大單元之溫度特性、記憶效應、線性度特性、偏壓特性等相關特性，調整控制訊號，使得功率放大單元之輸出功率的大小，輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它相鄰頻道功率洩漏比(Adjacent Channel Leakage Power Rate，ACLR)和誤差向量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)等特性符合相關系統的規範。
本發明之一目的，在於提供一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其中基頻單元透過射頻收發單元連接功率放大單元，並輸出控制訊號至射頻收發單元，而射頻收發單元將依據控制訊號調整其輸送至功率放大單元之射頻訊號的訊號特性。基頻單元主要依據功率放大單元之特性調整控制訊號，其中由射頻收發單元傳送至功率放大單元之射頻訊號具有不同的強度與不同調變訊號的特性，使得功率放大單元之輸出功率的大小，輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它ACLR和EVM等特性符合相關系統的規範。
本發明之一目的，在於提供一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其中基頻單元根據功率放大單元的特性，以數位方式透過數位類比轉換器，將數位控制訊號轉成類比控制訊號，然後傳送類比控制訊號控制並補償功率放大單元的變化，準確的調整功率放大單元的輸出功率大小、輸出功率對時間的關係及線性度等相關特性，使得功率放大單元之輸出功率的大小，輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它ACLR和EVM等特性符合相關系統的規範。
本發明之一目的，在於提供一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其主要預先取得或量測功率放大單元的特性，並依據該特性以數位化的方式調整功率放大單元的輸出訊號特性，使得功率放大單元之輸出功率大小、輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它ACLR和EVM等特性符合相關系統的規範。
為達到上述目的，本發明提供一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其中無線射頻模組包括一基頻單元、一射頻收發單元、一控制單元及一功率放大單元，且基頻單元透過控制單元及射頻收發單元連接功率放大單元，包括以下步驟：量測功率放大單元的至少一特性，其中特性包括功率放大單元之輸出功率大小、輸出功率對頻率的關係、輸出功率對時間的關係，以及功率放大單元之溫度特性、記憶效應、線性度特性、偏壓特性等；於基頻單元中設定功率放大單元的特性；基頻單元依據功率放大單元的特性，傳送至少一控制訊號至控制單元；及控制單元依據控制訊號調整功率放大單元的相關特性，使得功率放大單元之輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它ACLR和EVM等特性符合相關系統的規範。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：依據功率放大單元的特性建立一查找表。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：依據功率放大單元的特性建立等效行為模型。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：基頻單元依據查找表或等效行為模型，調整傳送至控制單元的控制訊號。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：射頻收發單元傳送一射頻訊號至功率放大單元。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：基頻單元依據查找表或等效行為模型，調整傳送至射頻收發單元之至少一射頻收發單元控制訊號及/或基頻訊號，用以調整射頻收發單元輸出訊號的強度或調變訊號等特性，配合功率放大單元的相關特性，使得功率放大單元的輸出訊號符合相關系統的規範。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：基頻單元取得功率放大單元的至少一工作資訊。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：基頻單元依據功率放大單元的工作資訊及查找表或等效行為模型，調整傳送至控制單元的控制訊號。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，其中工作資訊包括功率放大單元之工作溫度、接收之射頻訊號的頻率或頻寬。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，其中特性包括功率放大單元輸出功率的大小，及/或輸出功率對時間關係特性，及/或輸出功率對頻率的關係、及/或功率放大單元之溫度特性、及/或記憶效應、及/或線性度特性、及/或偏壓特性等資訊，及/或功率放大單元之輸出功率與接收之射頻訊號之頻率或頻寬的關係。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：基頻單元依據查找表或等效行為模型及功率放大單元的特性及工作資訊，調整傳送至射頻收發單元之至少一射頻收發單元控制訊號及/或基頻訊號，用以調整射頻收發單元輸出訊號的強度或調變訊號特性等，配合功率放大單元的相關特性，使得功率放大單元的輸出訊號符合相關系統的規範。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，其中控制訊號包括一功率控制訊號及/或一功率放大單元控制訊號。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，其中控制訊號包括數位訊號及/或類比訊號。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，其中基頻單元包括一數位類比轉換單元，並透過數位類比轉換單元將轉換後的類比訊號傳送至控制單元。
本發明之一目的，在於提供一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其中基頻單元透過射頻收發單元連接功率放大單元，並輸出控制訊號至射頻收發單元，而射頻收發單元將依據控制訊號調整其輸送至功率放大單元之射頻訊號的訊號特性。基頻單元主要依據功率放大單元之特性調整控制訊號，其中由射頻收發單元傳送至功率放大單元之射頻訊號具有不同的強度與不同調變訊號的特性，使得功率放大單元之輸出功率的大小，輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它ACLR和EVM等特性符合相關系統的規範。
本發明之一目的，在於提供一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其中基頻單元根據功率放大單元的特性，以數位方式透過數位類比轉換器，將數位控制訊號轉成類比控制訊號，然後傳送類比控制訊號控制並補償功率放大單元的變化，準確的調整功率放大單元的輸出功率大小、輸出功率對時間的關係及線性度等相關特性，使得功率放大單元之輸出功率的大小，輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它ACLR和EVM等特性符合相關系統的規範。
本發明之一目的，在於提供一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其主要預先取得或量測功率放大單元的特性，並依據該特性以數位化的方式調整功率放大單元的輸出訊號特性，使得功率放大單元之輸出功率大小、輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它ACLR和EVM等特性符合相關系統的規範。
為達到上述目的，本發明提供一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其中無線射頻模組包括一基頻單元、一射頻收發單元、一控制單元及一功率放大單元，且基頻單元透過控制單元及射頻收發單元連接功率放大單元，包括以下步驟：量測功率放大單元的至少一特性，其中特性包括功率放大單元之輸出功率大小、輸出功率對頻率的關係、輸出功率對時間的關係，以及功率放大單元之溫度特性、記憶效應、線性度特性、偏壓特性等；於基頻單元中設定功率放大單元的特性；基頻單元依據功率放大單元的特性，傳送至少一控制訊號至控制單元；及控制單元依據控制訊號調整功率放大單元的相關特性，使得功率放大單元之輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它ACLR和EVM等特性符合相關系統的規範。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：依據功率放大單元的特性建立一查找表。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：依據功率放大單元的特性建立等效行為模型。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：基頻單元依據查找表或等效行為模型，調整傳送至控制單元的控制訊號。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：射頻收發單元傳送一射頻訊號至功率放大單元。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：基頻單元依據查找表或等效行為模型，調整傳送至射頻收發單元之至少一射頻收發單元控制訊號及/或基頻訊號，用以調整射頻收發單元輸出訊號的強度或調變訊號等特性，配合功率放大單元的相關特性，使得功率放大單元的輸出訊號符合相關系統的規範。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：基頻單元取得功率放大單元的至少一工作資訊。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：基頻單元依據功率放大單元的工作資訊及查找表或等效行為模型，調整傳送至控制單元的控制訊號。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，其中工作資訊包括功率放大單元之工作溫度、接收之射頻訊號的頻率或頻寬。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，其中特性包括功率放大單元輸出功率的大小，及/或輸出功率對時間關係特性，及/或輸出功率對頻率的關係、及/或功率放大單元之溫度特性、及/或記憶效應、及/或線性度特性、及/或偏壓特性等資訊，及/或功率放大單元之輸出功率與接收之射頻訊號之頻率或頻寬的關係。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，還包括以下步驟：基頻單元依據查找表或等效行為模型及功率放大單元的特性及工作資訊，調整傳送至射頻收發單元之至少一射頻收發單元控制訊號及/或基頻訊號，用以調整射頻收發單元輸出訊號的強度或調變訊號特性等，配合功率放大單元的相關特性，使得功率放大單元的輸出訊號符合相關系統的規範。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，其中控制訊號包括一功率控制訊號及/或一功率放大單元控制訊號。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，其中控制訊號包括數位訊號及/或類比訊號。
在本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例中，其中基頻單元包括一數位類比轉換單元，並透過數位類比轉換單元將轉換後的類比訊號傳送至控制單元。
10‧‧‧無線射頻模組
11‧‧‧基頻單元
13‧‧‧射頻收發單元
15‧‧‧控制單元
17‧‧‧功率放大單元
20‧‧‧無線射頻模組
21‧‧‧基頻單元
211‧‧‧數位類比轉換單元
23‧‧‧射頻收發單元
25‧‧‧控制單元
27‧‧‧功率放大單元
TRx_con‧‧‧控制訊號
BB_sig‧‧‧基頻訊號
S1‧‧‧控制單元控制訊號
PA_con‧‧‧控制信號
S2‧‧‧射頻收發單元控制訊號
Vramp‧‧‧功率控制訊號
Vcc‧‧‧供電電壓
Vbias‧‧‧偏壓
RF‧‧‧射頻訊號
11‧‧‧基頻單元
13‧‧‧射頻收發單元
15‧‧‧控制單元
17‧‧‧功率放大單元
20‧‧‧無線射頻模組
21‧‧‧基頻單元
211‧‧‧數位類比轉換單元
23‧‧‧射頻收發單元
25‧‧‧控制單元
27‧‧‧功率放大單元
TRx_con‧‧‧控制訊號
BB_sig‧‧‧基頻訊號
S1‧‧‧控制單元控制訊號
PA_con‧‧‧控制信號
S2‧‧‧射頻收發單元控制訊號
Vramp‧‧‧功率控制訊號
Vcc‧‧‧供電電壓
Vbias‧‧‧偏壓
RF‧‧‧射頻訊號
第１圖：為習用無線射頻模組之方塊示意圖；
第２圖：為本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例之步驟流程圖；
第３圖：為本發明無線射頻模組一實施例之方塊示意圖；
第４Ａ圖：為一般基頻單元輸出之功率控制訊號Vramp與時間的關係圖；
第４Ｂ圖：為一般功率放大單元之輸出功率與時間的關係圖；
第５Ａ圖：為本發明一實施例之基頻單元輸出之功率控制訊號Vramp與時間的關係圖；及
第５Ｂ圖：為本發明一實施例之功率放大單元之輸出功率與時間的關係圖。
雖然已透過舉例方式在圖式中描述了本發明的具體實施方式，並在本文中對其作了詳细的說明，但是本發明還允許有各種修改和替換形式。本發明之圖式內容可為不等比例，圖式及其詳細的描述僅為特定型式的揭露，並不為本發明的限制，相反的，依據專利範圍之精神和範圍內進行修改、均等構件及其置換皆為本發明所涵蓋的範圍。
第２圖：為本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例之步驟流程圖；
第３圖：為本發明無線射頻模組一實施例之方塊示意圖；
第４Ａ圖：為一般基頻單元輸出之功率控制訊號Vramp與時間的關係圖；
第４Ｂ圖：為一般功率放大單元之輸出功率與時間的關係圖；
第５Ａ圖：為本發明一實施例之基頻單元輸出之功率控制訊號Vramp與時間的關係圖；及
第５Ｂ圖：為本發明一實施例之功率放大單元之輸出功率與時間的關係圖。
雖然已透過舉例方式在圖式中描述了本發明的具體實施方式，並在本文中對其作了詳细的說明，但是本發明還允許有各種修改和替換形式。本發明之圖式內容可為不等比例，圖式及其詳細的描述僅為特定型式的揭露，並不為本發明的限制，相反的，依據專利範圍之精神和範圍內進行修改、均等構件及其置換皆為本發明所涵蓋的範圍。
請參閱第２圖，為本發明無線射頻模組之功率放大單元的補償方法一實施例之步驟流程圖。如圖所示，請配合參閱第３圖所示，無線射頻模組20包括一基頻單元21、一射頻收發單元23、一控制單元25及一功率放大單元27，其中基頻單元21透過控制單元25連接功率放大單元27，並透過射頻收發單元23連接功率放大單元27。
基頻單元21可用以將一基頻訊號及傳送至相連接的射頻收發單元23，並以射頻收發單元23對接收基頻訊號BB_sig進行升頻以產生一射頻訊號RF。而後再透過射頻收發單元23將射頻訊號RF傳送至功率放大單元27，並以功率放大單元27放大接收的射頻訊號RF。
在本發明一實施例中，基頻單元21可傳送習用的TRx_con控制訊號至射頻收發單元23，及/或傳送一射頻收發單元控制訊號S2至射頻收發單元23，而調整傳送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度或輸出功率及/或調變訊號特性，其中控制訊號TRx_con及S2可為數位訊號或類比訊號。
在本發明一實施例中，基頻單元21可根據功率放大單元27的特性，控制並修改傳送至射頻收發單元23的基頻訊號BB_sig，，而調整傳送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度或輸出功率及/或調變訊號特性。
控制單元25可用以調整功率放大單元27的輸出功率，例如透過Vcc調整功率放大單元27的電源電壓，及/或透過Vbias調整功率放大單元27的偏壓狀態，以此來調整功率放大單元27的輸出訊號特性。在本發明實施例中，基頻單元21可傳送至少一控制訊號至控制單元25，而控制單元25將依據接收的控制訊號調整功率放大單元27的輸出訊號特性。
在本發明一實施例中，控制訊號可為原有的PA_con控制訊號及/或一控制單元控制訊號S1及/或一功率控制訊號Ｖramp，且控制訊號PA_con、S1及Vramp可為數位訊號或類比訊號。當控制單元25由基頻單元21接收控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp後，控制單元25將會依據接收的控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp調整功率放大單元27的輸出訊號特性。
在本發明一實施例中，基頻單元21、射頻收發單元23、控制單元25及功率放大單元27可為獨立的構件或晶片。然而在實際應用時，亦可將基頻單元21、射頻收發單元23、控制單元25及/或功率放大單元27整合成同一個晶片，例如將基頻單元21及射頻收發單元23整合成同一個晶片，並將控制單元25及功率放大單元27整合成同一個晶片，如第３圖所示之虛線構造。當然亦可進一步將基頻單元21、射頻收發單元23、控制單元25及功率放大單元27整合成單一個晶片。
本發明實施例中，在進行無線射頻模組20之功率放大單元27的補償之前，需要預先取得功率放大單元27的特性，例如對功率放大單元27進行量測，其中量測的特性包括功率放大單元27之輸出功率大小，及/或功率放大單元27之輸出功率對溫度關係的特性，及/或功率放大單元27之輸出功率對頻率關係的特性，及/或功率放大單元27之輸出訊號對時間關係的變化特性，及/或功率放大單元27接收之射頻訊號RF之頻寬，及/或功率放大單元27之記憶效應特性，及/或功率放大單元27之線性度特性，及/或功率放大單元27之偏壓特性等，如步驟31所示。
而後在基頻單元21中設定功率放大單元27的特性，如步驟33所示。在實際應用時可依據功率放大單元27的特性建立一查找表(look up table)，或是建立一個接近功率放大單元27特性的等效行為模型，並可將查找表或等效行為模型儲存於基頻單元21內，或將查找表或等效行為模型與基頻單元21連結，使得基頻單元21可由查找表或等效行為模型取得功率放大單元27的特性，並調整傳送至控制單元25的控制訊號。
基頻單元21可依據功率放大單元27的特性，傳送至少一控制訊號至控制單元25，其中控制訊號可包括原有的PA_con控制訊號及/或一控制單元控制訊號S1及/或一功率控制訊號Ｖramp，如步驟35所示。
控制單元25在接收到基頻單元21所傳送的控制訊號，將會依據控制訊號調整功率放大單元27的訊號特性，使得功率放大單元27之輸出訊號特性，例如功率放大單元之輸出功率大小、輸出功率對頻率的關係、輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它相鄰頻道功率洩漏比(Adjacent Channel Leakage Power Rate，ACLR)和誤差向量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)等特性符合所應用系統的相關規範，例如符合全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，GSM）的規範，如步驟37所示。
在本發明一實施例中，基頻單元21可包括一數位類比轉換單元(DAC)211，且基頻單元21可透過數位類比轉換單元(DAC)211傳送類比控制訊號S1及類比功率控制訊號Ｖramp給控制單元25，使得基頻單元21可透過控制單元25精確的控制功率放大單元27的輸出訊號特性。
在實際應用時功率放大單元27的輸出功率可能會隨著工作溫度的變化而改變，例如當功率放大單元27的工作溫度上升時，可能會導致功率放大單元27的輸出功率下降或上升。此時基頻單元21可依據功率放大單元27的特性或依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型，調整傳送至控制單元25的控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp，以使得功率放大單元27的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線落在特定的區域內。
基頻單元21將控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp傳送至控制單元25後，控制單元25將會依據控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp調整輸送至功率放大單元27的Vcc及/或Vbias，以調整功率放大單元27的輸出訊號特性。由於本發明是透過控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp來調整功率放大單元27的輸出訊號特性，使得基頻單元21可透過控制單元25精確的控制功率放大單元27的輸出訊號特性。
以調整基頻單元21提供給控制單元25的功率控制訊號Ｖramp為例，一般基頻單元21提供給控制單元25之功率控制訊號Ｖramp為一接近方波之波形，如第４Ａ圖所示。當功率放大單元27的輸出功率隨著工作溫度而改變時，將會導致功率放大單元27的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線超出原本預設的區域，如第４Ｂ圖所示，其中實線為功率放大單元27的輸出功率與時間的曲線，而虛線則為相關規範的曲線，例如全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，GSM）的規範。
在本發明一實施例中，基頻單元21可依據功率放大單元27的特性或依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型調整功率控制訊號Ｖramp，使得基頻單元21提供給控制單元25之功率控制訊號Ｖramp的圖形如第５Ａ圖所示，此時的Vramp是類似鋸齒波的電壓波形。由於基頻單元21已預先依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型調整功率控制訊號Ｖramp，因此當功率放大單元27的輸出功率隨著工作溫度而改變時，功率放大單元27的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線仍會落在原本預設的區域，如第５Ｂ圖所示，其中實線為功率放大單元27的輸出功率與時間的曲線，而虛線則為相關規範的曲線，例如全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，GSM）的規範。
此外基頻單元21可依據功率放大單元27的特性或依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型，調整傳送至控制單元25的控制單元控制訊號S1，而控制單元25則會依據控制單元控制訊號S1調整功率放大單元27的輸出訊號特性，使得功率放大單元27的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線落在原本預設的區域。
在本發明另一實施例中，基頻單元21可依據功率放大單元27的特性或依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型，調整傳送至射頻收發單元23的射頻收發單元控制訊號S2及/或基頻訊號BB_sig，以此來調整輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的訊號特性，使得功率放大單元27的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線落在原本預設的區域。例如若功率放大單元27的溫度特性是，輸出功率隨著溫度上升而下降，當功率放大單元27的工作溫度上升，而導致功率放大單元27的輸出功率下降時，基頻單元21可透過射頻收發單元控制訊號S2控制射頻收發單元23，以提高射頻收發單元23輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度，或是基頻單元21可以直接調高基頻訊號BB_sig的強度，以提高射頻收發單元23輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度。反之，若功率放大單元27的溫度特性是，輸出功率隨著溫度上升而上升，當功率放大單元27的工作溫度上升，而導致功率放大單元27的輸出功率上升時，基頻單元21則可透過射頻收發單元控制訊號S2控制射頻收發單元23，以降低射頻收發單元23輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度，或是基頻單元21可以直接降低基頻訊號BB_sig的強度，以降低射頻收發單元23輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度。
當然在實際應用時，基頻單元21可依據功率放大單元27的特性或依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型，同時功率控制訊號Ｖramp及/或控制單元控制訊號S1及/或射頻收發單元控制訊號S2及/或基頻訊號BB_sig，藉此以改變功率放大單元27的輸出功率及/或輸入功率放大單元27之射頻訊號RF的強度，以使得功率放大單元27的輸出功率與時間的關係符合相關的要求或規範。
在本發明一實施例中，基頻單元21可由功率放大單元27、射頻收發單元23及/或其他外部的系統及/或基頻單元21本身，取得或是預估功率放大單元27的工作資訊，例如功率放大單元27的工作溫度及/或接收之射頻訊號RF的頻率及/或或頻寬等資訊，並依據功率放大單元27的工作資訊及其特性，調整功率放大單元27的輸出訊號特性，或調整射頻收發單元23輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的訊號特性。
在本發明中所述之連接指的是一個或多個物體或構件之間的直接連接或者是間接連接，例如可在一個或多個物體或構件之間存在有一個或多個中間連接物。
說明書之系統中所描述之也許、必須及變化等字眼並非本發明之限制。說明書所使用的專業術語主要用以進行特定實施例的描述，並不為本發明的限制。說明書所使用的單數量詞(如一個及該個)亦可為複數個，除非在說明書的內容有明確的說明。例如說明書所提及之一個裝置可包括有兩個或兩個以上之裝置的結合，而說明書所提之一物質則可包括有多種物質的混合。
以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
基頻單元21可用以將一基頻訊號及傳送至相連接的射頻收發單元23，並以射頻收發單元23對接收基頻訊號BB_sig進行升頻以產生一射頻訊號RF。而後再透過射頻收發單元23將射頻訊號RF傳送至功率放大單元27，並以功率放大單元27放大接收的射頻訊號RF。
在本發明一實施例中，基頻單元21可傳送習用的TRx_con控制訊號至射頻收發單元23，及/或傳送一射頻收發單元控制訊號S2至射頻收發單元23，而調整傳送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度或輸出功率及/或調變訊號特性，其中控制訊號TRx_con及S2可為數位訊號或類比訊號。
在本發明一實施例中，基頻單元21可根據功率放大單元27的特性，控制並修改傳送至射頻收發單元23的基頻訊號BB_sig，，而調整傳送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度或輸出功率及/或調變訊號特性。
控制單元25可用以調整功率放大單元27的輸出功率，例如透過Vcc調整功率放大單元27的電源電壓，及/或透過Vbias調整功率放大單元27的偏壓狀態，以此來調整功率放大單元27的輸出訊號特性。在本發明實施例中，基頻單元21可傳送至少一控制訊號至控制單元25，而控制單元25將依據接收的控制訊號調整功率放大單元27的輸出訊號特性。
在本發明一實施例中，控制訊號可為原有的PA_con控制訊號及/或一控制單元控制訊號S1及/或一功率控制訊號Ｖramp，且控制訊號PA_con、S1及Vramp可為數位訊號或類比訊號。當控制單元25由基頻單元21接收控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp後，控制單元25將會依據接收的控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp調整功率放大單元27的輸出訊號特性。
在本發明一實施例中，基頻單元21、射頻收發單元23、控制單元25及功率放大單元27可為獨立的構件或晶片。然而在實際應用時，亦可將基頻單元21、射頻收發單元23、控制單元25及/或功率放大單元27整合成同一個晶片，例如將基頻單元21及射頻收發單元23整合成同一個晶片，並將控制單元25及功率放大單元27整合成同一個晶片，如第３圖所示之虛線構造。當然亦可進一步將基頻單元21、射頻收發單元23、控制單元25及功率放大單元27整合成單一個晶片。
本發明實施例中，在進行無線射頻模組20之功率放大單元27的補償之前，需要預先取得功率放大單元27的特性，例如對功率放大單元27進行量測，其中量測的特性包括功率放大單元27之輸出功率大小，及/或功率放大單元27之輸出功率對溫度關係的特性，及/或功率放大單元27之輸出功率對頻率關係的特性，及/或功率放大單元27之輸出訊號對時間關係的變化特性，及/或功率放大單元27接收之射頻訊號RF之頻寬，及/或功率放大單元27之記憶效應特性，及/或功率放大單元27之線性度特性，及/或功率放大單元27之偏壓特性等，如步驟31所示。
而後在基頻單元21中設定功率放大單元27的特性，如步驟33所示。在實際應用時可依據功率放大單元27的特性建立一查找表(look up table)，或是建立一個接近功率放大單元27特性的等效行為模型，並可將查找表或等效行為模型儲存於基頻單元21內，或將查找表或等效行為模型與基頻單元21連結，使得基頻單元21可由查找表或等效行為模型取得功率放大單元27的特性，並調整傳送至控制單元25的控制訊號。
基頻單元21可依據功率放大單元27的特性，傳送至少一控制訊號至控制單元25，其中控制訊號可包括原有的PA_con控制訊號及/或一控制單元控制訊號S1及/或一功率控制訊號Ｖramp，如步驟35所示。
控制單元25在接收到基頻單元21所傳送的控制訊號，將會依據控制訊號調整功率放大單元27的訊號特性，使得功率放大單元27之輸出訊號特性，例如功率放大單元之輸出功率大小、輸出功率對頻率的關係、輸出功率對時間的曲線、頻譜(spectrum)的形狀以及其它相鄰頻道功率洩漏比(Adjacent Channel Leakage Power Rate，ACLR)和誤差向量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)等特性符合所應用系統的相關規範，例如符合全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，GSM）的規範，如步驟37所示。
在本發明一實施例中，基頻單元21可包括一數位類比轉換單元(DAC)211，且基頻單元21可透過數位類比轉換單元(DAC)211傳送類比控制訊號S1及類比功率控制訊號Ｖramp給控制單元25，使得基頻單元21可透過控制單元25精確的控制功率放大單元27的輸出訊號特性。
在實際應用時功率放大單元27的輸出功率可能會隨著工作溫度的變化而改變，例如當功率放大單元27的工作溫度上升時，可能會導致功率放大單元27的輸出功率下降或上升。此時基頻單元21可依據功率放大單元27的特性或依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型，調整傳送至控制單元25的控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp，以使得功率放大單元27的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線落在特定的區域內。
基頻單元21將控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp傳送至控制單元25後，控制單元25將會依據控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp調整輸送至功率放大單元27的Vcc及/或Vbias，以調整功率放大單元27的輸出訊號特性。由於本發明是透過控制單元控制訊號S1及/或功率控制訊號Ｖramp來調整功率放大單元27的輸出訊號特性，使得基頻單元21可透過控制單元25精確的控制功率放大單元27的輸出訊號特性。
以調整基頻單元21提供給控制單元25的功率控制訊號Ｖramp為例，一般基頻單元21提供給控制單元25之功率控制訊號Ｖramp為一接近方波之波形，如第４Ａ圖所示。當功率放大單元27的輸出功率隨著工作溫度而改變時，將會導致功率放大單元27的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線超出原本預設的區域，如第４Ｂ圖所示，其中實線為功率放大單元27的輸出功率與時間的曲線，而虛線則為相關規範的曲線，例如全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，GSM）的規範。
在本發明一實施例中，基頻單元21可依據功率放大單元27的特性或依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型調整功率控制訊號Ｖramp，使得基頻單元21提供給控制單元25之功率控制訊號Ｖramp的圖形如第５Ａ圖所示，此時的Vramp是類似鋸齒波的電壓波形。由於基頻單元21已預先依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型調整功率控制訊號Ｖramp，因此當功率放大單元27的輸出功率隨著工作溫度而改變時，功率放大單元27的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線仍會落在原本預設的區域，如第５Ｂ圖所示，其中實線為功率放大單元27的輸出功率與時間的曲線，而虛線則為相關規範的曲線，例如全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，GSM）的規範。
此外基頻單元21可依據功率放大單元27的特性或依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型，調整傳送至控制單元25的控制單元控制訊號S1，而控制單元25則會依據控制單元控制訊號S1調整功率放大單元27的輸出訊號特性，使得功率放大單元27的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線落在原本預設的區域。
在本發明另一實施例中，基頻單元21可依據功率放大單元27的特性或依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型，調整傳送至射頻收發單元23的射頻收發單元控制訊號S2及/或基頻訊號BB_sig，以此來調整輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的訊號特性，使得功率放大單元27的輸出功率與時間(power vs. time)的曲線落在原本預設的區域。例如若功率放大單元27的溫度特性是，輸出功率隨著溫度上升而下降，當功率放大單元27的工作溫度上升，而導致功率放大單元27的輸出功率下降時，基頻單元21可透過射頻收發單元控制訊號S2控制射頻收發單元23，以提高射頻收發單元23輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度，或是基頻單元21可以直接調高基頻訊號BB_sig的強度，以提高射頻收發單元23輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度。反之，若功率放大單元27的溫度特性是，輸出功率隨著溫度上升而上升，當功率放大單元27的工作溫度上升，而導致功率放大單元27的輸出功率上升時，基頻單元21則可透過射頻收發單元控制訊號S2控制射頻收發單元23，以降低射頻收發單元23輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度，或是基頻單元21可以直接降低基頻訊號BB_sig的強度，以降低射頻收發單元23輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的強度。
當然在實際應用時，基頻單元21可依據功率放大單元27的特性或依據功率放大單元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行為模型，同時功率控制訊號Ｖramp及/或控制單元控制訊號S1及/或射頻收發單元控制訊號S2及/或基頻訊號BB_sig，藉此以改變功率放大單元27的輸出功率及/或輸入功率放大單元27之射頻訊號RF的強度，以使得功率放大單元27的輸出功率與時間的關係符合相關的要求或規範。
在本發明一實施例中，基頻單元21可由功率放大單元27、射頻收發單元23及/或其他外部的系統及/或基頻單元21本身，取得或是預估功率放大單元27的工作資訊，例如功率放大單元27的工作溫度及/或接收之射頻訊號RF的頻率及/或或頻寬等資訊，並依據功率放大單元27的工作資訊及其特性，調整功率放大單元27的輸出訊號特性，或調整射頻收發單元23輸送至功率放大單元27之射頻訊號RF的訊號特性。
在本發明中所述之連接指的是一個或多個物體或構件之間的直接連接或者是間接連接，例如可在一個或多個物體或構件之間存在有一個或多個中間連接物。
說明書之系統中所描述之也許、必須及變化等字眼並非本發明之限制。說明書所使用的專業術語主要用以進行特定實施例的描述，並不為本發明的限制。說明書所使用的單數量詞(如一個及該個)亦可為複數個，除非在說明書的內容有明確的說明。例如說明書所提及之一個裝置可包括有兩個或兩個以上之裝置的結合，而說明書所提之一物質則可包括有多種物質的混合。
以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
Claims (1)
- 一種無線射頻模組之功率放大單元的補償方法，其中無線射頻模組包括一基頻單元、一射頻收發單元、一控制單元及一功率放大單元，且該基頻單元透過該控制單元及該射頻收發單元連接該功率放大單元，包括以下步驟：取得該功率放大單元的至少一特性，其中該特性包括該功率放大單元之輸出功率的大小；於該基頻單元中設定該功率放大單元的特性；該基頻單元依據該功率放大單元的特性，傳送至少一控制訊號至該控制單元；及該控制單元依據該控制訊號調整該功率放大單元的輸出訊號特性。
2.如申請專利範圍第1項所述之補償方法，其中該控制訊號為類比訊號或數位訊號。
3.如申請專利範圍第1項所述之補償方法，其中該特性包括該功率放大單元的輸出功率對溫度關係的特性。
4.如申請專利範圍第1項所述之補償方法，其中該特性包括該功率放大單元的輸出功率對頻率關係的特性。
5.如申請專利範圍第1項所述之補償方法，其中該特性包括該功率放大單元的輸出訊號對時間關係的特性。
6.如申請專利範圍第1項所述之補償方法，其中該特性包括該功率放大單元的線性度特性。
7.如申請專利範圍第1項所述之補償方法，其中該特性包括該功率放大單元的偏壓特性。
8.如申請專利範圍第1項所述之補償方法，其中該特性包括該功率放大單元的記憶效應特性。
9.如申請專利範圍第1項所述之補償方法，還包括以下步驟：依據該功率放大單元的特性建立一查找表或一等效行為模型。
10.如申請專利範圍第9項所述之補償方法，還包括以下步驟：該基頻單元依據該查找表或該等效行為模型，調整傳送至該控制單元的該控制訊號。
11.如申請專利範圍第10項所述之補償方法，還包括以下步驟：該基頻單元取得該功率放大單元的至少一工作資訊。
12.如申請專利範圍第11項所述之補償方法，還包括以下步驟：該基頻單元依據該功率放大單元的該工作資訊及該查找表或該等效行為模型，調整傳送至該控制單元的該控制訊號。
13.如申請專利範圍第11項所述之補償方法，其中該工作資訊包括該功率放大單元之工作溫度或工作頻率或工作頻寬。
14.如申請專利範圍第11項所述之補償方法，其中該工作資訊包括該無線射頻模組之工作訊號特性。
15.如申請專利範圍第9項所述之補償方法，還包括以下步驟：該射頻收發單元傳送一射頻訊號至該功率放大單元。
16.如申請專利範圍第15項所述之補償方法，還包括以下步驟：該基頻單元依據該查找表或該等效行為模型，調整傳送至該射頻收發單元之至少一射頻收發單元控制訊號，而該射頻收發單元則依據該射頻收發單元控制訊號調整該射頻訊號的特性。
17.如申請專利範圍第15項所述之補償方法，還包括以下步驟：該基頻單元依據該查找表或該等效行為模型，調整傳送至該射頻收發單元之基頻訊號特性。
18.如申請專利範圍第15項所述之補償方法，還包括以下步驟：該基頻單元取得該功率放大單元的至少一工作資訊。
19.如申請專利範圍第16項所述之補償方法，還包括以下步驟：該基頻單元依據該功率放大單元的該工作資訊及該查找表或該等效行為模型，調整傳送至該控制單元的該控制訊號。
20.如申請專利範圍第16項所述之補償方法，其中該工作資訊包括該功率放大單元之工作溫度、接收之該射頻訊號的頻率或頻寬。
21.如申請專利範圍第18項所述之補償方法，還包括以下步驟：該基頻單元依據該查找表或該等效行為模型及該功率放大單元的該工作資訊，調整傳送至該射頻收發單元之至少一射頻收發單元控制訊號，而該射頻收發單元則依據該射頻收發單元控制訊號調整該射頻訊號的特性。
22.如申請專利範圍第1項所述之補償方法，其中該控制訊號包括一功率控制訊號及/或一功率放大單元控制訊號。
23.如申請專利範圍第22項所述之補償方法，其中該基頻單元包括一數位類比轉換單元，並透過該數位類比轉換單元將該功率控制訊號傳送至該控制單元。
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